№464 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)

Предельно допустимая концентрация молекул паров ртути ($$\mathrm{Hg}$$) в воздухе равна $$3\cdot10^{16}\,\mathrm{м}^{-3}$$, а ядовитого газа хлора ($$\mathrm{Cl}_2$$) — $$8{,}5\cdot10^{18}\,\mathrm{м}^{-3}$$. Найти, при какой массе каждого из веществ в одном кубическом метре воздуха появляется опасность отравления. Почему надо быть очень осторожным при обращении со ртутью?

Найдём массу вещества в 1 м³ воздуха по формуле

$$m=nM,$$

где $$n=\frac{N}{N_A}$$ — количество вещества, $$N_A=6{,}02\cdot10^{23}\ \text{моль}^{-1}$$ — число Авогадро.

Для ртути

$$n_{Hg}=\frac{N_{Hg}}{N_A}=\frac{3\cdot10^{16}}{6{,}02\cdot10^{23}}\approx5\cdot10^{-8}\ \text{моль}.$$

Молярная масса ртути:

$$M_{Hg}=0{,}2\ \text{кг/моль}.$$

Тогда

$$m_{Hg}=n_{Hg}M_{Hg}=5\cdot10^{-8}\cdot0{,}2=1\cdot10^{-8}\ \text{кг}=0{,}01\ \text{мг}.$$

Для хлора

$$n_{Cl_2}=\frac{N_{Cl_2}}{N_A}=\frac{8{,}5\cdot10^{18}}{6{,}02\cdot10^{23}}\approx1{,}4\cdot10^{-5}\ \text{моль}.$$

Молярная масса хлора:

$$M_{Cl_2}=0{,}071\ \text{кг/моль}.$$

Тогда

$$m_{Cl_2}=n_{Cl_2}M_{Cl_2}=1{,}4\cdot10^{-5}\cdot0{,}071\approx1\cdot10^{-6}\ \text{кг}=1\ \text{мг}.$$

Со ртутью нужно быть особенно осторожным, потому что опасная концентрация её паров очень мала: уже при массе около $$0{,}01\ \text{мг}$$ в 1 м³ воздуха возникает риск отравления. Кроме того, ртуть легко испаряется даже при комнатной температуре.

Ответ: $$m_{Hg}=0{,}01\ \text{мг},\quad m_{Cl_2}=1\ \text{мг}.$$